tiếng việt
Tín hiệu đầu ra của lưu lượng kế là cách mà thiết bị truyền dữ liệu đo được đến một hệ thống khác: PLC, màn hình SCADA, máy ghi dữ liệu không dùng giấy hoặc nền tảng đám mây. Chọn sai tín hiệu đầu ra là một trong những lý do phổ biến nhất khiến thiết bị mới "hoạt động trên màn hình" nhưng không hiển thị gì hoặc hiển thị sai số liệu trong phòng điều khiển. Hầu hết các lưu lượng kế công nghiệp đều cung cấp nhiều tín hiệu đầu ra, vì vậy câu hỏi đặt ra là tín hiệu nào phù hợp với công việc. Câu trả lời ngắn gọn: sử dụng 4-20mA cho tốc độ dòng chảy, xung cho tổng lưu lượng, Modbus RS485 khi một cáp phải truyền nhiều giá trị và GPRS khi không có cáp.
| Bạn cần… | Sử dụng kết quả đầu ra này |
|---|---|
| Hiển thị hoặc điều khiển lưu lượng trong PLC hoặc DCS. | 4-20mA |
| Tính tổng thể tích hoặc khối lượng (theo lô, tính phí, lượng nhiên liệu tiêu thụ) | Xung / tần số |
| Đọc lưu lượng, tổng lượng, nhiệt độ và cảnh báo qua một cáp duy nhất. | Modbus RTU qua RS485 |
| Tiếp tục sử dụng mạng HART hoặc Profibus hiện có. | HART hoặc Profibus |
| Kích hoạt báo động hoặc van tại điểm đã đặt. | Rơle |
| Giám sát địa điểm từ xa không có nguồn điện hoặc cáp | Đồng hồ đo pin có GPRS hoặc cổng kết nối. |
Tín hiệu đầu ra của lưu lượng kế là một tín hiệu điện, tương tự hoặc kỹ thuật số, biểu thị giá trị đo được như tốc độ dòng chảy hoặc tổng lưu lượng. Bộ phát chuyển đổi giá trị đọc từ cảm biến thành tín hiệu đó để thiết bị khác có thể đọc được mà không cần ai nhìn vào màn hình hiển thị.
Năm loại đầu ra khác nhau đáp ứng hầu hết mọi nhu cầu lắp đặt:
Loại tín hiệu đầu ra phù hợp phụ thuộc vào nhu cầu của hệ thống nhận và khoảng cách tín hiệu cần truyền đi. Bảng dưới đây so sánh năm loại tín hiệu này.
| Đầu ra | Nó mang theo gì? | Khoảng cách cáp điển hình | Khả năng chống nhiễu | Bộ thu điển hình | Hãy cẩn thận với |
|---|---|---|---|---|---|
| 4-20mA | Một giá trị (thường là lưu lượng) | Vài trăm mét, bị giới hạn bởi điện trở vòng lặp | Cao | Đầu vào tương tự PLC / DCS | Không thích hợp để tính tổng. |
| Xung / tần số | Tổng cộng (mỗi xung = lượng cố định) | Từ vài chục đến khoảng 100 m đối với đầu ra của bộ thu hở. | Trung bình | Đầu vào bộ đếm PLC, bộ đếm tổng, bộ điều khiển theo lô | Tần số tối đa, PNP so với NPN |
| Modbus RTU (RS485) | Nhiều giá trị: tốc độ, tổng cộng, nhiệt độ, mật độ, cảnh báo | Có thể truyền tải tối đa khoảng 1.200 m ở tốc độ truyền thấp. | Cao | PLC, SCADA, cổng kết nối, thiết bị ghi | Địa chỉ, tốc độ truyền, cực tính dây dẫn |
| HART | 4-20mA cộng với dữ liệu kỹ thuật số trên cùng một cặp | Tương tự như 4-20mA | Cao | Hệ thống DCS hỗ trợ HART, cầm tay | Cần đầu vào có khả năng HART |
| Rơle | Trạng thái bật/tắt | Bất kỳ (tiếp điểm chuyển mạch) | Cao | Báo động, bơm, van | Đánh giá liên hệ |
Khoảng cách nêu trên là các giá trị điển hình trong ngành; giới hạn thực tế phụ thuộc vào cáp, nguồn điện và bộ thu.
Ngõ ra 4-20mA sẽ phát ra dòng điện từ 4 mA đến 20 mA, tăng tỷ lệ thuận với lưu lượng. Trong cấu hình tiêu chuẩn, 4 mA có nghĩa là lưu lượng bằng không và 20 mA là giá trị giới hạn trên được thiết lập trong bộ phát.
Ví dụ: một đồng hồ đo có thang đo từ 0–50 m³/h. Chỉ số 12 mA có nghĩa là (12 − 4) ÷ 16 × 50 = 25 m³/h.
Những điểm cần kiểm tra trước khi đấu dây:
Tín hiệu 4-20mA cho biết tốc độ dòng chảy của chất lỏng tại thời điểm hiện tại. Việc cộng dồn tín hiệu đó theo thời gian trong PLC sẽ cho ra tổng, nhưng những sai lệch nhỏ sẽ tích lũy dần theo ngày, khiến tổng số của PLC lệch khỏi bộ đếm tổng của chính đồng hồ đo. Để có được tổng số chính xác, hãy sử dụng xung hoặc Modbus.
Ngõ ra xung sẽ gửi một xung cho mỗi lượng cố định đi qua đồng hồ đo, chẳng hạn như 1 xung trên mỗi lít hoặc 0,25 mL trên mỗi xung. Bộ thu sẽ đếm các xung và nhân với giá trị xung (thường được gọi là hệ số K) để có được tổng số.
Lưu lượng kế đầu ra xung thường được lựa chọn cho:
Trong một dự án định lượng cho nhà máy xử lý nước, lưu lượng yêu cầu chỉ là 8–50 mL/phút, vì vậy giá trị xung của lưu lượng kế siêu nhỏ phải đủ nhỏ để PLC vẫn nhận được vài xung mỗi phút. Trong một dự án khác, dây chuyền định lượng chất phụ gia yêu cầu đầu ra xung phải là PNP để phù hợp với các đầu vào PLC hiện có.
Những điều cần thiết lập hoặc yêu cầu:
Giao thức Modbus RTU qua RS485 là một liên kết kỹ thuật số: hệ thống PLC hoặc SCADA (thiết bị chủ) yêu cầu đồng hồ đo (thiết bị phụ) cung cấp các giá trị được lưu trữ trong các thanh ghi được đánh số, và đồng hồ đo sẽ trả lời. Một cặp dây xoắn có thể truyền tải lưu lượng, tổng lượng, nhiệt độ, mật độ, cảnh báo và chẩn đoán, và một bus có thể kết nối nhiều đồng hồ đo.
Các thiết lập phải khớp nhau ở cả hai phía:
| Cài đặt | Giá trị điển hình | Điều gì sẽ xảy ra nếu nó không khớp? |
|---|---|---|
| Địa chỉ nô lệ | 1–247, mỗi mét có một giá trị riêng biệt. | Không có phản hồi, hoặc hai đồng hồ đo điện thoại cùng trả lời một lúc. |
| Tốc độ Baud | 9600 hoặc 19200 | Không có phản hồi hoặc dữ liệu bị lỗi |
| Bit chẵn lẻ / bit dừng | 8-N-1 hoặc 8-E-1 | Lỗi giao tiếp |
| Đăng ký bản đồ và kiểu dữ liệu | Ví dụ, trích từ sách hướng dẫn sử dụng đồng hồ đo.Thanh ghi Modbus SH-CMF | Số sai (ví dụ: thứ tự từ bị đảo ngược trong số thực 32 bit) |
Mẹo đấu dây:
Giao thức HART bổ sung thêm một tín hiệu số vào vòng lặp 4-20mA, do đó cùng một hai dây dẫn có thể truyền cả tốc độ dòng chảy tương tự và dữ liệu số như tổng số, chẩn đoán và cấu hình. HART rất hữu ích khi nhà máy đã có sẵn các đầu vào DCS hoặc thiết bị giao tiếp cầm tay hỗ trợ HART.
Profibus-PA và Profibus-DP là các mạng bus trường được sử dụng trong các nhà máy lớn, thường ở châu Âu. Chỉ nên chọn chúng khi hệ thống điều khiển đã được xây dựng trên nền tảng Profibus; nếu không, giao diện 4-20mA cộng với Modbus sẽ đáp ứng hầu hết các nhu cầu với chi phí thấp hơn.
Dữ liệu lưu lượng được chuyển đến hệ thống SCADA, máy tính cá nhân hoặc đám mây thông qua một trong bốn con đường, tùy thuộc vào nơi dữ liệu cần được chuyển đến và những gì đã có sẵn tại chỗ.
| Tuyến đường | Tín hiệu từ đồng hồ đo | Thiết bị ở giữa | Tốt cho |
|---|---|---|---|
| 1. Đồng hồ đo → PLC / DCS → SCADA | 4-20mA, xung, Modbus hoặc HART | PLC hoặc DCS (đã có sẵn tại chỗ) | Các nhà máy có hệ thống điều khiển hiện có |
| 2. Đồng hồ đo → Kết nối trực tiếp với hệ thống SCADA | Modbus RTU (RS485) | Bộ chuyển đổi RS485 sang Ethernet nếu hệ thống SCADA sử dụng Modbus TCP. | Hệ thống nhỏ với vài mét và không có PLC |
| 3. Đồng hồ đo → máy ghi âm → máy tính | 4-20mA hoặc xung | Máy ghi âm không cần giấy với giao tiếp RS485 hoặc Ethernet. | Ghi nhật ký, báo cáo và xu hướng mà không cần PLC |
| 4. Đồng hồ đo → đám mây / điện thoại | Giao tiếp xung, Modbus hoặc GPRS tích hợp. | Đồng hồ đo GPRS hoặc cổng 4G/NB-IoT | Các địa điểm xa xôi: giếng khoan, hệ thống tưới tiêu, đường ống dẫn, kho chứa nhiên liệu. |
Tuyến đường 3 phù hợp với những địa điểm cần ghi chép dữ liệu hơn là điều khiển. Máy ghi không dùng giấy chấp nhận tín hiệu đầu vào 4-20mA và xung, lưu trữ dữ liệu và gửi đến máy tính qua RS485 hoặc Ethernet.
Tuyến đường 4 phù hợp với các địa điểm xa xôi. Đồng hồ đo lưu lượng điện từ GPRS hoạt động bằng pin và gửi dữ liệu qua mạng di động, do đó không cần nguồn điện hoặc cáp tín hiệu. Khi đồng hồ chỉ có đầu ra xung hoặc Modbus, một cổng 4G hoặc NB-IoT của bên thứ ba có thể đọc dữ liệu và chuyển tiếp dữ liệu đến nền tảng đám mây. Hãy kiểm tra xem cổng có hỗ trợ giao thức của đồng hồ hay không và khoảng thời gian báo cáo có phù hợp với công việc hay không: dữ liệu hàng giờ là đủ cho việc lập hóa đơn, nhưng quá chậm cho việc điều khiển.
Bảng này liệt kê các đầu ra có sẵn trên mỗi dòng sản phẩm. Các tổ hợp chính xác phụ thuộc vào mã sản phẩm, vì vậy hãy nêu rõ đầu ra cần thiết trong yêu cầu.
| Loạt | Loại đồng hồ đo | 4-20mA | Xung | RS485 / Modbus | HART | Khác |
|---|---|---|---|---|---|---|
| SHD | Điện từ | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | Profibus-DP |
| SHD-SE15 | Điện từ chạy bằng pin | – | ✓ | ✓ | – | GPRS |
| SH-CMF | Khối lượng Coriolis | ✓ | ✓ (tần số) | ✓ | ✓ | Profibus-PA |
| STLU | Xoáy nước | ✓ (2 dây) | ✓ | ✓ | ✓ | Phiên bản chạy bằng pin |
| SLW | Tuabin lỏng | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | – |
| SGW | Tuabin khí | ✓ | ✓ | ✓ | – | Bù nhiệt độ và áp suất |
| SRK | Khối lượng nhiệt | ✓ | – | ✓ | ✓ | Rơle báo động |
| LC | Bánh răng hình bầu dục | ✓ | ✓ | – | ✓ | Chỉ báo chống cháy nổ |
| LC-M | Dòng chảy vi mô | ✓ | ✓ | ✓ | – | – |
| HL | Mức siêu âm | ✓ | – | ✓ | ✓ | Profibus-DP |
| SX | Máy ghi âm không dùng giấy | ✓ (phát lại) | – | ✓ | – | Ethernet, USB, rơle |
Trong các đơn đặt hàng trước đây, người dùng hơi nước thường chọn đồng hồ đo xoáy có cả đầu vào 4-20mA và giao tiếp RS485, để phòng điều khiển có được tốc độ truyền tín hiệu analog nhanh và hệ thống năng lượng đọc tổng số liệu qua Modbus.
| Triệu chứng | Nguyên nhân có thể xảy ra | Sửa chữa |
|---|---|---|
| Giá trị đo 4-20mA bị nhảy hoặc có nhiễu. | Cáp không bọc chống nhiễu, lớp bọc chống nhiễu được nối đất ở cả hai đầu, cáp nằm cạnh đường dây điện. | Sử dụng dây xoắn đôi có vỏ bọc, nối đất vỏ bọc ở một đầu, tách biệt với dây cáp động cơ. |
| Mạch vòng đọc được 0 mA | Sự không tương thích giữa chế độ chủ động/thụ động hoặc không có nguồn điện vòng lặp | Kiểm tra sự khác biệt giữa hệ thống 2 dây và 4 dây, và nguồn điện 24V DC đến từ đâu. |
| PLC hiển thị lưu lượng bằng một nửa hoặc gấp đôi. | Phạm vi hoạt động của PLC khác với phạm vi hoạt động của bộ truyền tín hiệu. | Đặt cùng một giá trị giới hạn trên ở cả hai |
| Tổng PLC khác với hiển thị trên đồng hồ đo. | Tổng được tính từ 4-20mA, hoặc do bỏ sót xung. | Sử dụng xung hoặc Modbus để đo tổng; kiểm tra tần số xung so với tốc độ đầu vào. |
| Đồng hồ Modbus không phản hồi | Địa chỉ hoặc tốc độ truyền sai, A/B bị hoán đổi, sử dụng giao thức của nhà sản xuất thay vì Modbus. | Ghép cài đặt, hoán đổi A/B, xác nhận tùy chọn giao thức |
| Các giá trị Modbus có vẻ không chính xác | Sai cách dùng từ hoặc thứ tự từ | Hãy kiểm tra bảng thanh ghi và thứ tự byte số thực trong tài liệu hướng dẫn. |
Hãy gửi cho chúng tôi bốn thông tin chi tiết và các kỹ sư của chúng tôi sẽ đề xuất sự kết hợp giữa đồng hồ đo và công suất đầu ra trong vòng 24 giờ:
Hãy liên hệ với các kỹ sư của chúng tôi kèm theo những thông tin chi tiết này, hoặc đính kèm ảnh chụp thẻ đầu vào PLC hoặc sơ đồ đấu dây của bạn.
